Частотно-импульсное устройство автоподстройки частоты

 

ii.. ";", В но", е

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

-Ф

// (61) Дополнительное к авт. свид-sy— (22) Заявлено 051?77 (21) 2550028/18-09 с присоединением заявки М—

H 03 В 3/04

Н 03 В 13 OO

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Г1риоритет

Опубликовано 1511.79, Бюллетень Ио 4 2

Дата опубликования описания 151179 (53) УДК621.396.668 (088,8) (72) Авторы изобретения

В . И. Титк ов и Я . Я . Томсонс (71) Заявитель

Институт теплофизики Сибирского отделения

Al- СССР (54 ) ЧАСТОТНО-ИЫПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОПОДСТРОЙКИ

ЧАСТОТ61

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности автоподстройки.

15 Для этого в частотно-импульсное устройство автоподстройки частоты, содержащее квадратурные смесители, первые входы которых объединены и являются входом устройства, вторые

2(} входы соединены с выходами управляемого генератора, а каждый выход через фильтр нижних частот — co входами формирователя ошибки автоподстройки, и блок управления, выход которого

25 подключен ко входу управляемого генератора, введены переключатели на транзисторах, регулируемый транзистор, преобразователь сигнала в обратно пропорциональную величину, 3О генератор пилообразного напряжения

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее входные квадратурные смесители с фильтрами низкой частоты на выходах, к которым последовательно подключены формирователи ошибки автоподстройки, блок управления и управляемый генератор квадратурных сигнаИзобретение относится к радиоизмерительной техник е и предна з начено для приема и обработки сигналов лазерных допплеровских измерителей скорости турбулентных потоков.

Известное устройство для автопод- стройки частоты, основанное на принципе дискретного управления частотой управляемого генератора, содержит интегратор, перед которыт включен элемент с релейной характеристикой, например, задающий генератор, имитирующий степень рассогласования ошибки слежения (знак рассогласования определяет схема реверса),fl).

Однако, скорость движения системы к точке равновесия остается максимальной при любой степени действительного разбаланса. Вследствие этого шум автоподстройки частоты генератора оказывается большим. лов, квадратурные выходы которого соединены с опорными входами квадратурных смесителей (21.

Точность и быстродействие такого устройства ограничены величиной дискретности шага. Однако при повышении быстродействия системы путем увеличения шага дискретности увеличивается !

О шум ав топ одс тройк и и с н ижа е тс я точн ос ть ав топ одс тройк и .

698113

20 и инвертор, при этом первый выход формирователя ошибки автоподстройки с оеди не н ч ере з ге не ра тор п илоо бра зного напряжения со входом преобразователя сигнала в обратно пропор1циональную величину и непосредствен но с базами первых транзисторов первого и второго переключателей, базы вторых транзисторов которых подклю-, чены к общей шин:., а второй выход— с базой первого транзистора третьего переключателя, эмиттеры транзисторов которого подключены к коллектору регулируемого транзистора, база которого соединена с выходом преобразователя сигнала в 15 обратно пропорциональную величину, коллектор первого транзистора третьего переключателя соединен с эмиттерам и тра н з ис торов и ерв ого перек люча теля, к оллек тор в то рого тра н зистора которого подключен к первому входу блока управления, а коллектор второго транзистора третьего переключателя соединен с эмиттерами транзисторов второго переключателя, коллектор первого транзистора которого подключен через инвертор ко второму входу блока управления.

На чертеже представлена структурная электрическая схема частотноимпульсного устройства автоподстрой- -)р ки частоты.

Устройство содержит квадратурные смесители 1,2, соединенные с фильтрами 3,4 нижних частот, формирователь

5 ошибки автоподстройки, генератор 35

6 пилообра з ног о напряжения, с оединенный входом с импульсным выходом формирователя 5 ошибки автоподстройки, а.выходом — с входом преобразователя 7 сигнала в обратно пропорцио- 40 нальную величину, переключатели на транзисторах 8, 9, 10 и 11, 12 .и 13, регулируемый транзистор 14 с резистором 15 в цепи эмиттера, инвертор 16, блок упРавления 17, УпРав 4 ляемый генератор 18. Базы транзисторов 8, 11 соединены с импульсно выходом формирователя 5 ошибки автоподстройки, а база транзистора 12 со знаковым выходом формирователя 5 ошибки автоподстройки. Коллектдрные резисторы 19, 20 первого и второго переключателей соединены с одним входом блока управления 17 и через инвертор 16 — с его вторым входом.

Преобразователь 7 сигнала в обратно пропорциональную величину содер. жит умножитель 21, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя 22, в прямой цепи которого включен источник 23 опорного напряжения, 60

Указанный преобразователь можно выполнить и на основе схем цифровых интеграторов или используя нелинейные функциональные преобразователи, например, диодные схемы.

Полагая, что крутизна преобразования напряжения в ток в транзисторе

14 равна $1, то амплитуда выходных

Ф импульсов U снимаемых с коллекторных нагрузок 19 или 20, определяется выражением:

"Ь 19 I К

Обозначая R.S

Пб

19 1 К.Я

Аt

= К, а

Устройств о работает следующим обра зом.

На квадратурные смесители 1, 2 поступает допплеровский сигнал

А (t.) cos (? К fg t) и ортогональные сиг налы управляемого ге нера тора

18 cos (2 X й. t) и sin (2й fz t), где

A (t), f> — огибающая и частота сигнала, и — частота управляемого генератора 18. На выходах фильтров 3, 4 нижних частот выделяются ортогональные сигналы разностной частоты ьй; = f — f величина которой равна ошибке автоподстройки. По нулевым переходам сигнала разностной частоты формируют импульсную последовательность U и ее знак U>. Задними фронтами импульсной последовательности

U заПускается генератор 6 пилообраз1 ного напряжения, а сами импульсы управляют переключателями на тра нзисторах 8,9 или 10,11, на выходе к от орых формируются импульсы

Напряжение U9 управляет состоянйем переключателя на транзисторах 12, 13, от которых в свою очередь зав ис ит, к ак ой из переключателей работает: на транзисторах 8, 9 или

10, 11. При положительном значении

U на блок управления 17 приходят импульсы U» при отрицательном знаU npHxoZaz HMnyrrsce U4. Блок управления 17 работает как импульсный сумматор. Выходное напряжение с блока управления 17 изменяет частоту управ ля емог î r e н ера тора 1 8 квадратурных сигналов до тех пор, пока не будет достигнуто равенство частот управляемого генератора 18 и частоты допплеровского сигнала.

Пилообразное напряжение U подаетБ ся на один из входов умножителя 21, включенного в цепи обратной связи операционного усилителя 22. На выходе операционного усилителя 22 вырабатыв ается напряжение -„-,+-, где U величина опорного найряжения источника 23, К вЂ” коэффициент пропорциональности. Учитывая, что пиковое значение пилообразного напряжения равно

S4,t; где S — скорость нарастания напряжения, то выходное напряжение операционного усилителя 22 к моменту появления импульса U будет равно:

Пв 1

Ьых

698113

Формула изобретения

ЦНИИПИ Заказ 6567/18 Тираж 1060 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

= й, - мгновенная частотная ошибка, получим

U3 Kf f!

Следовательно, при большой частотной ошибке ь и на блок 17 поступают 5 ! импульсы большой амплитуды и выходное напряжение и, следовательно, частота управляемого генератора 18 быстро меняются. При этом одновременно изменяется и амплитуда импульсов U так как меняется ошибка автоподстройк и. При достижении равновесия U О

3 ошибка, связанная с пульсацией выходного напряжения блока управления 17, сводится к минимуму. Это позволяет использовать устройство отслеживания частоты допплеровского сигнала как при исследовании турбулентных течений, так и для исследования ламинарных течений.

Частотно-импульсное устройство автоподстройки частоты, содержащее квадратурные смеситеди, первые входы которых объецинены и являются входом устройства, вторые входы соединены с выходами управляемого генератора, а каждый выход через фильтр нижних частот — co входом формирователя 30 ошибки автоподстройки, и блок управления, выход которого подключен ко входу управляемого генератора, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точ- 35 ности автоподстройки, в него введены переключатели на транзисторах, perулируемый транзистор, преобразователь сигнала в обратно пропорциональную величину, генератор пилообразного напряжения и инвертор, при этом первый выход формирователя ошибки автоподстройки соединен через генератор пилообразного напряжения со входом преобразователя сигнала в обратно пропорциональную величину и непосредственно с базами первых транзисторов первого и второго переключателей, базы вторых транзисторов которых подключены к общей шине, а второй выход — с базой первого транзистора третьего переключателя, эмитте ры транзисторов которого подключены к коллектору регулируемого транзистора, база которого ".оединена с выходом преобразователя сигнала в обратно пропорциональную величину, коллектор первого транзистора третьего переключателя соединен с эмиттерами транзисторов первого переключателя, к оллек тор в торог о тра н зис тора которого подключен к первому входу блока управления, а коллектор второго транзистора третьего переключателя соединен с эмиттерами транзисторов второго переключателя, коллектор первого транзистора которого подключен через инвертор ко второму входу блока управления.

Источники информации „ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р425298, кл. Н 03 В 3/04, 1968.

2. Ав торск ое св идет ельс тв î CCCP

9403013, кл. Н 03 D 13/00, 1971 (прототип) .